Схема нормализации для предотвращения расходимости нормализующего напряжения в цепи связи, применяемой для режима с разнесением в цифровой системе диапазона сверхвысокой частоты

 

Изобретение предназначено для синфазного сложения разнесенных сигналов. Сигнал промежуточной частоты, принятой первой из антенн, в расщепителе фаз расщепляют на квадратурные составляющие, каждую из которых умножают в третьем и четвертом умножителях на выходные сигналы первого и второго делителей, которые пропорциональны величине фазового сдвига между расщепленными сигналами промежуточной частоты, принятыми первой антенной и сигналом промежуточной частоты, принятыми второй антенной. Сигналы делителя для первого и второго делителей поступают с выхода компаратора, сравнивающего выходной сигнал схемы извлечения квадратичного корня с опорным напряжением для выбора выходного сигнала схемы извлечения квадратного корня при превышении им опорного напряжения и наоборот. Технический результат заключается в повышении точности фазирования. 3 ил.

Область применения Изобретение относится к системе диапазона сверхвысоких частот и, более конкретно, к цепи связи для предотвращения расходимости напряжения фазового детектирования, нормализованного для режима с разнесением.

Описание предшествующего уровня техники Обычно в коротковолновой радиосвязи напряженность электрического поля точки приема является неравномерной во времени из-за явления замирания, вследствие чего связь становится неустойчивой. Для предотвращения возникновения этого явления в имеющемся уровне техники используется система разнесения, в которой выходные сигналы двух или более антенн в разных местонахождениях объединяют для получения единого принятого сигнала, чтобы обеспечить устойчивый выходной сигнал. Соответственно, для объединения сигналов, принятых двумя или более антеннами в режиме с разнесением требуется цепь связи сигналов.

Фиг. 1 иллюстрирует цепь связи для режима с разнесением цифровой СВЧ-системы. Цепь связи содержит фазовращатель и фазовый детектор и посредством их для объединения двух сигналов одинаковой напряженности поля осуществляет регулировку двух сигналов разных фаз в одинаковую фазу или фазу, отвечающую определенным условиям.

Фиг. 2 иллюстрирует блок-схему осуществления схемы нормализации, изображенной на фиг. 1.

Обращаясь к фиг. 1: фазовращатель состоит из фазового распределителя 20, умножителей 30, 32 и сумматора 34. Фазовый детектор составлен из фазового распределителя 20, умножителей 22, 24 и 1-го и 2-го фильтров 26, 28 нижних частот. Схема нормализации 40 нормализует выходной сигнал фазового детектора и направляет результаты к умножителям 30, 32.

Каждое из цифровых обозначений 2 и 4 представляет собой входы, которые принимают соответствующие сигналы промежуточной частоты, преобразованные из входных сигналов, принятых по двум антеннам. Сигнал DI1 промежуточной частоты, принятый по 1-му входу 2, расщепляют на сигналы, имеющие фазу 0 градусов и 90 градусов, расщепителем фаз 20, в результате чего каждый из расщепленных сигналов прилагают к соответственным умножителям 22, 24. Кроме того, сигнал DI2 промежуточной частоты, принятый по 2-му входу 4, прилагают непосредственно к умножителям 22, 24.

Выходной сигнал умножителя 22 фильтруют через 1-й фильтр нижних частот 26 и направляют к линии 27 в качестве информации о разности фаз постоянного тока, представленной синусоидной функцией (sin ⊘). А выходной сигнал умножителя 24 фильтруют через 2-й фильтр нижних частот 28 и направляют к линии 29 в качестве информации о разности фаз постоянного тока, представленной косинусоидной функцией (cos ⊘). Схему нормализации 40 подключают к выходам 1-го и 2-го фильтров нижних частот 26, 28, тем самым сохраняя постоянной величину векторной суммы сигналов фазового детектирования, приложенных к умножителям 30, 32.

Фазовращатель цепи связи использует нормализованный сигнал от схемы нормализации 40. Умножитель 30 умножает выходные сигналы схемы нормализации 40 и выходные сигналы, имеющие фазу 0 градусов, расщепителя фаз 20, а умножитель 32 умножает выходные сигналы схемы нормализации 40 на выходные сигналы, имеющие фазу 90 градусов, от расщепителя фаз 20. Затем сумматор 34 суммирует выходные сигналы умножителей 30 и 32 и прилагает результаты к сумматору 10. Сумматор 10 суммирует выходной сигнал сумматора 34 и промежуточный сигнал DI2, принятый по 2-му входу 4, тем самым передавая результат в качестве выходного сигнала DO по буферу 12. Желательно, чтобы выходной сигнал DO был объединенным значением двух сигналов с одинаковой напряженностью поля после регулировки двух сигналов в одинаковую фазу.

Обращаясь к фиг. 2: схема нормализации 40 содержит квадраторы 42 и 44, схему извлечения квадратного корня 48 и делителя 50, 52. Соответственно, когда каждый из указанных двух сигналов "a" и "b" фазового детектирования разделяют нормализующим сигналом "c", который генерирован с использованием приложенных к линиям 27, 28 сигналов "a", "b" фазового детектирования схемой извлечения квадратного корня 48, получают имеющие постоянную векторную сумму сигналы "d" и "e" фазового детектирования.

Нормализующий сигнал "c", который является выходным сигналом схемы нормализации 40, выражен следующим уравнением: Поскольку указанные сигналы "a" и "b" фазового детектирования, каждый из них представлены sin ⊘ и cos ⊘ , соответственно, то "c" в уравнении (1) является постоянным значением, то есть нормализованным сигналом.

Выходные сигналы делителей 50 и 52, то есть сигналы "d" и "e" фазового детектирования, каждый из которых имеет постоянную векторную сумму, выражены следующими уравнениями (2) и (3), соответственно: Соответственно, векторная сумма, направленная от схемы нормализации 40 и приложенная к фазовращателю, имеет всегда постоянное значение:
Но если сигналы "a" и "b" фазового детектирования очень слабы, то есть намного меньше 1 В, то нормализующий сигнал "c" становится очень слабым, в результате чего имеет место расходимость сигналов "d" и "e" фазового детектирования, имеющих постоянную векторную сумму. Следовательно, на характеристиках фазового сдвига отрицательно сказывается расходимость сигналов "d" и "e" фазового детектирования. Поэтому, если напряжение фазового детектирования расходится, это обуславливает явление флуктуации напряжения.

Краткое изложение сути изобретения
Объектом данного изобретения является обеспечение новой схемы нормализации для предотвращения расходимости нормализующего напряжения с помощью цепи связи для режима с разнесением, которая предотвращает падение напряжения ниже заданного опорного напряжения, когда нормализующий сигнал фазового детектора приближается к нулю (0).

В соответствии с данным изобретением схема нормализации для предотвращения расходимости нормализующего напряжения в цепи связи, используемой для режима с разнесением в цифровой СВЧ-системе, содержит средство фазового детектирования для генерации сигнала фазового детектирования, соответствующего первой и второй разнице фаз сигналов, принятых от первой и второй антенн, средство нормализации с генератором опорного напряжения для нормализации сигнала фазового детектирования для получения постоянного значения или опорного напряжения в случае, если постоянное значение меньше указанного опорного напряжения, фазовращатель для умножения выходного сигнала средства нормализации на первую и вторую расщепленные фазы и суммирование его с ними, и сумматор для суммирования выхода фазовращателя с сигналом, принятым со 2-й антенны.

Краткое описание чертежей
Более полное понимание этого изобретения и многие присущие ему преимущества будут более очевидны, когда оно станет более понятным при обращении к следующему ниже подробному описанию, рассматриваемому вместе с сопровождающими чертежами, в которых одинаковые обозначения указывают те же или аналогичные компоненты, в которых:
фиг. 1 - блок-схема, иллюстрирующая обычную цепь связи для режима с разнесением;
фиг. 2 - блок-схема, иллюстрирующая схему нормализации обычной цепи связи для режима с разнесением
фиг. 3 - блок-схема, иллюстрирующая схему нормализации для предотвращения расходимости нормализующего напряжения цепи связи для режима с разнесением в соответствии с данным изобретением.

Подробное описание предпочтительных осуществлений
Поскольку ухудшение рабочих характеристик цепи связи, т.е. расходимость сигналов фазового детектирования, полученных векторной суммой, происходит при очень слабом нормализующем сигнале, в соответствии с данным изобретением обеспечивают компаратор для выведения заданного опорного напряжения.

В соответствии с данным изобретением схему нормализации 40 цепи связи, изображенную в фиг. 1, заменяют на являющуюся изобретением схему нормализации 40, изображенную на фиг. 3. Другими словами, за исключением схемы нормализации 40 прочие составляющие элементы обычной изображенной на фиг. 1 и 2 цепи связи являются теми же, что и применяемые в данном изобретении. И кроме компаратора, состоящего из опорного напряжения V_ref и диода 60, остальные составляющие изображенные на фиг. 3 элементы являются теми же, что и соответствующие элементы фиг. 2.

Обращаясь к фиг. 3: схема нормализации 40 данного изобретения содержит квадраторы 42 и 44, сумматор 46, схему извлечения квадратного корня 48, компаратор, имеющий диод 60 и опорное напряжение V_ref, и делители 50, 52, в которой квадраторы 42 и 44, каждый из них, подключены к входным линиям 27 и 29, соответственно. Выходные сигналы квадраторов 42, 44 прилагают к сумматору 46, а выходной сигнал сумматора 46 прилагают к квадратору 48. Квадратор 48 подключают к узлу N1. Катодный вывод диода 60 подключен к узлу N1, а узел N1 подключен к входным линиям делителей напряжения в делителях 50, 52. Выходы каждого из делителей напряжения 50, 52 подключены к входным линиям 27 и 29, соответственно.

В указанной схеме нормализации 40 сигналы "a" и "b" фазового детектирования обрабатывают для превращения их в постоянные нормализующие сигналы с квадраторами 42 и 44, сумматором 46 и схемой извлечения квадратного корня 48. В это время при приближении к нулю выходных сигналов схемы извлечения квадратного корня 48 включается диод 60, в результате чего опорное напряжение V_ref-V_d постоянного значения прилагают к углу N1 для направления к делителям 50 и 52; при этом V_d является самым низким напряжением включением диода 60. Соответственно, V_ref-V_d прилагают к делителям напряжения делителей 50 и 52, тем самым выводя имеющие постоянную векторную сумму сигналы "g" и "h" фазового детектирования. А именно, когда опорное напряжение V_ref в 0,7 В прилагают к диоду 60, если нормализующий сигнал "f", приложенный к узлу N1, больше 0,7-V_d, то выходной сигнал от схемы извлечения квадратного корня 48 прилагают в качестве делящего значения к делителям 50, 52, и если нормализующий сигнал "f" меньше 0.7-V_d, то 0,7-V_d прилагают в качестве делящего значения к делителям 50 и 52.

Поэтому выходные напряжения делителей 50, 52 можно всегда без расходимости удерживать устойчивым. Следовательно, выходной сигнал фазовращателя устойчив, не подвержен флуктуации. Если напряжение нормализующего сигнала "f" ниже определенного выходного напряжения, то минимально допустимое напряжение прилагают к делителям 50 и 52 включением диода 60 в работу, чтобы предотвращать расходимость сигналов "g" и "h" фазового детектирования, благодаря чему выходные сигналы фазовращателя можно стабилизировать, освободив от флуктуации. Соответственно, в соответствии с данным изобретением можно улучшить рабочие характеристики цепи связи, используемой для разнесения.

Формула изобретения

Схема нормализации для предотвращения расходимости нормализующего напряжения цепи связи, применяемой для режима с разнесением в цифровой системе диапазона сверхвысокой частоты, содержащая расщепитель фаз для расщепления первого сигнала промежуточной частоты на сигнал, имеющий фазу 0^o, и сигнал, имеющий фазу 90^o, первый умножитель для умножения сигнала с расщепленной фазой 0^o на сигнал промежуточной частоты, второй умножитель для умножения сигнала с расщепленной фазой 90^o на сигнал промежуточной частоты, первый и второй фильтры нижних частот для фильтрации выходных сигналов первого и второго умножителей соответственно и формирования соответственно первого и второго сигналов фазового детектирования, первый сумматор, суммирующий выходные сигналы с третьего умножителя для умножения сигналов с фазой 0^o и с четвертого умножителя для умножения сигнала с фазой 90^o соответственно, второй сумматор, суммирующий выходной сигнал первого сумматора и второй сигнал промежуточной частоты, принятый второй антенной, отличающаяся тем, что содержит первый и второй квадраторы для воздействия в квадрат соответственно первого и второго сигналов фазового детектирования, сумматор для суммирования выходных сигналов первого и второго квадраторов, блок извлечения квадратного корня для извлечения квадратного корня выходного сигнала сумматора, средство для генерации опорного напряжения, компаратор для сравнения выходного сигнала схемы извлечения квадратного корня с опорным напряжением для получения выходного сигнала схемы извлечения квадратного корня или опорного напряжения в зависимости от следующего: превышает или не превышает выходной сигнал схемы извлечения квадратного корня опорное напряжение, первый и второй делители для деления на выходной сигнал компаратора соответственно первого и второго сигналов фазового детектирования, при этом выходной сигнал первого делителя используется для умножения в третьем умножителе, выходной сигнал второго делителя используется для умножения в четвертом умножителе, а второй сигнал промежуточной частоты используется в качестве сигнала промежуточной частоты в первом и втором умножителях.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3